CN113598124B - 用于大范围水域养殖的曝气设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大范围水域养殖的曝气设备，涉及增氧设备技术领域，本设备，包括水车基体和曝气增氧装置，其特征在于，水车基体包括由多根平行金属杆连接的浮台，浮台由上层塑料硬板与下层浮体构成，金属杆通过螺栓联于硬板上，动力装置安装在水车基体前部中央金属杆上，动力装置底层有主轴从两侧垂直伸出，主轴连接叶轮和动力装置，叶轮位于水车基体两侧，驱动装置顶部与垂直金属棒底部连接，曝气增氧装置包括位于水车基体上的曝气泵，曝气泵固定于水车基体后端中央金属杆上，曝气泵下方中央连接垂直输气管，输气管底端有软管伸出与分流器相连接，分流器具有环形盘绕的纳米曝气管。解决了增氧效率差，移动效率低，成本高的问题。
Description
技术领域
本发明属于水产养殖曝气设备领域，具体涉及用于大范围水域养殖的曝气设备。
背景技术
本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
随着人们对鱼虾等水产品的需求增加，国内外的水产养殖业已经向集约化和高密度发展，直接导致了水中自然含氧量不足以支持水生生物正常呼吸的需要，水溶氧含量降低会导致水生生物浮头甚至死亡。水产养殖水体中必须不断补充氧气以维持氧动态平衡，以保证鱼类等水生生物的生长和水体二次污染事件发生。
现有技术如公开号CN 108401974 B，名称为《一种养殖水体自主巡航多级增氧设备及其增氧方法》，公开了一种养殖水体自主巡航多级增氧设备，解决了增氧模式单一，投入成本高的问题，同时做到了自主巡洋。其采用了射流式与水车式增氧方式，增氧效果并不理想，移动效率较低。
现有技术如公开号CN 112544556 A，名称为《一种移动式水产养殖用曝气增氧设备》，公开了一种移动式水产养殖用曝气增氧设备，解决了现有增氧设备曝气效果差且无法移动作业的问题。其一般对养殖池中层上层进行供氧，主要动力来源于叶轮，移动效率较低。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本发的目的在于提供一种用于大范围水域养殖的曝气设备，本设备解决了现有设备中增氧效率差，移动效率低的问题。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种用于大范围水域养殖的曝气设备，包括：
水车基体，水车基体包括由多根平行金属杆连接的浮台，浮台由上层硬板与下层浮体构成，金属杆通过螺栓联于硬板上，水车基体前部中央安装有动力装置，且动力装置位于金属杆上方，动力装置底层有主轴从两侧垂直伸出，主轴连接叶轮和动力装置，叶轮位于水车基体两侧，叶轮四周环绕设置有叶片，水车基体前部中央设置有垂直金属棒，金属棒顶部与金属杆垂直连接，金属棒底部与驱动装置顶部连接，驱动装置由前端导流叶片和后端防水电机构成，驱动装置于水下水平工作。
本发明驱动装置作为主要的动力，相比于现在普通水车式增氧机，具有移动效率更高，更平稳的特点。叶轮位于水车基体的两侧，在旋转的过程中可以将空气带入水中，同时将水抛洒到空中，获得较好的氧气和水的接触面积，对于上层水体增氧效果极佳。同时叶轮具有较强的推流能力，可以形成定向水流，有利于上层水体可溶氧的扩散。
其中环绕于叶轮的叶片有孔洞设计，在叶轮的带动下，拍击水体可以将空气带入水体，形成微小气泡，有利于增加上层水体可溶氧浓度，同时可以减小叶轮在水中的阻力，减小驱动能量消耗并增加效率。
曝气增氧装置，曝气增氧装置包括位于水车基体上的曝气泵，曝气泵固定于水车基体后端中央金属杆上，曝气泵下方连接垂直输气管，输气管与曝气泵出气口连接，输气管顶部固定于曝气泵底座，输气管底端有软管伸出与分流器相连接，分流器具有环形盘绕的纳米曝气管，纳米曝气管通过细线固定盘于曝气盘上，曝气盘为镂空金属盘，曝气盘中心固定在输气管底。
曝气增氧装置中，纳米曝气管是一种由新型化纤增强改良塑料制成的软性管状曝气器，表面布满气孔，当曝气时孔口鼓胀张开，不曝气时孔口收缩关闭，因此在很大程度上可以避免杂质等堵塞孔口。曝气过程中曝气气体从环形盘绕的纳米曝气管的孔口排出后由于纳米曝气管为环绕布设，曝气的气体呈多个环形向外曝气且纳米曝气管的孔口较小所曝气形成气泡粒径较小，故气泡能够在水中呈现为类似烟雾飘散状态，极大提高了气泡与水混合效果，有利于快速提高水溶氧浓度，同时与大气泡相比上升速度缓慢许多，微气泡在水中滞留时间更长，延长了增氧时间。同时在气泡上移至顶端时，会被叶轮击打破裂并再次与水体混合，进一步加强增氧效果。
其中曝气增氧装置中输气管为可更换部件，可以根据不同的养殖池深度，更换不同长度输气管，以保证对下层水体的供氧。
其中，曝气增氧装置中曝气盘可以更换不同重量，曝气盘会将曝气设备重心下移，提高整体设备稳定性，以免曝气设备在工作时翻倒。
根据本发明一实施方式，输气管上层设置曝气辅助设备，曝气辅助设备内有曝气头，曝气头与曝气泵通过气管连接，曝气辅助设备垂直固定于输气管侧方，外部管壁设有螺纹，曝气辅助设备内曝气头的曝气方向朝向驱动装置设置，曝气辅助设备与驱动装置之间具有间隔距离，且在曝气辅助设备出管方向环绕设开槽。曝气辅助设备出管方向环绕设开槽的设计有利于曝气辅助设备出管口的气流能够从不同维度向外排出，出管口排出的气流与水体接触一端距离后再与导流叶片引导形成的旋流接触进一步增强气体与水体的混合效果，在导流叶片的旋转作用下增强气液混合并形成旋流有利于实现上层水体的混合调控上层水体的水温使上层水体的水温以及氧含量均衡，另通过旋流抑制水体中下层悬浮物向上浮动影响上部水层透光。
根据本发明一实施方式，输气管中部外侧设置曝气辅助管，曝气辅助管曝气方向位于管两侧，曝气辅助管出气口相对于纳米曝气管大。从曝气辅助管带出的气泡更大，对周围的水体有一定的冲击力，有利于底部曝气管细密气泡的扩散，与周围更大范围水体混合，扩大曝气区域更高效的提高可溶氧浓度。同时部分出气口设计为噪音口，噪音口设计为扁平腰圆形，在一定风压下可以发出噪音来驱赶附近生物，降低生物破坏曝气装置的可能性。
根据本发明一实施方式，纳米曝气管上方设置有遮挡罩体，遮挡罩体中部有通孔套于输气管，遮挡罩体限制方向，只能上下滑移。纳米曝气管曝气过程中能够通过曝气推力来推动上部遮挡罩体的上下滑移，避免曝气气流带动悬浮物向上浮动，同时利用遮挡罩体来减缓气体向上浮动速度，遮挡罩体同时还能够降低污物堵塞水平设置的曝气管。
根据本发明一实施方式，驱动装置顶部连接第一连接件，第一连接件顶端通过铰接杆与第二连接件铰接，第二连接件与曝气辅助设备连接，第一连接件与第二连接件中部有连接杆固联，铰接杆中部与万向联轴器固联，万向联轴器固联于水车基体靠前金属杆下侧，金属杆上方设置方向控制装置，方向控制装置内部有小型电机和减速箱，一可编程单片机控制小型电机的运作，小型电机与减速箱连接，减速箱伸出一连杆连接铰接杆与减速箱，在连杆的带动下方向控制装置可控制铰接杆方向。方向控制器可以便捷的操控整体曝气设备的前进方向，优化了现有技术只能直线行走曝气或原地曝气特点，可以根据需要编写调整曝气设备的路线，以便在无人监控时也可以自主完成曝气冲氧任务。
根据本发明一实施方式，水车基体中的浮体前方设置溶解氧测量器，垂直入水，测量深度位于曝气盘之上，溶解氧测量器同时接入方向控制装置。溶解氧测量器用于检测水中可溶氧浓度，在可溶氧浓度达标即向方向控制装置发出指令可以前进，若可溶氧浓度不达标则不发出指令，直至浓度达标为止。将溶解氧测量器放置于水车基体前方，测量件从浮体前方沉入是防止测量出现偏差，若放置于后方前进过程易测得溶解氧浓度过大，若放置在水车基体正下方则在曝气过程中对周围溶解氧浓度测量有极大偏差。放置于水车基体浮体前方，可以曝气过程中准确测量周围水溶氧浓度，对方向控制器做出准确的指示。
根据本发明一实施方式，叶轮有防护网壳包裹下侧，防护网壳截面为半圆形，防护网壳两侧面为网状防护网，弧面为栅状防护网，防护网壳上侧要有部分漏出水面。避免水域中的杂物进入到防护网壳内，同时通过防护网壳对旋转搅动带入水中的气体起到分散作用，如气体通过防护网壳的过程中被网孔分散且有利于气体均匀分布于液体中，提高气体与水体混合效果以及溶氧效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)可同时对上中下层水体进行增氧，底层采用微孔曝气，上层采用水车式增氧，之间有配合，与现有单增氧模式相比，增氧效果好，增氧效率高；(2)叶轮有半圆形防护网壳保护，起到分散气体，增强溶氧的效果；(3)设置驱动装置与方向控制器，可以提高移动效率和改变前进路线，有利于大范围或超大范围增氧的实现，同时驱动装置与曝气辅助设备可以扩大曝气范围；(4)设置溶解氧测量器，控制器相连接，当溶解氧合格就继续前进，有利于提高大范围增氧的效率；(5)曝气辅助管有扁平腰圆形噪音口，可以发出噪音驱赶附近生物，避免曝气设备被破坏。
附图说明
图1为大范围水域养殖的曝气设备等测图；
图2为大范围水域养殖的曝气设备前视图；
图3为驱动装置等测图；
图4为驱动装置左视图；
图5为叶轮侧方图；
图6为叶轮与防护网壳位置关系图。
附图标号：100 .水车机体，111 .硬板，112 .浮体，1121 .溶解氧测量器，113 金属杆，121 .动力装置，122叶轮，1221 .叶片，123 .防护网壳，124 .主轴，125 . 驱动装置，1251 .第一连接件，1252铰接杆，1253 .第二连接件，1254 .万向联轴器，1255 .方向控装置，1256 .连接杆，1257.后端防水电机，1258 .导流叶片，126 . 金属棒，200 .曝气增氧装置，201 .曝气辅助管，202 .遮挡罩体，203 .纳米曝气管， 204 .曝气盘，205 .曝气泵，206输气管，207 .曝气辅助设备，208.软管，209.分流器。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
一种大范围水域养殖的曝气设备，包括：
参见图1所示，水车基体100，水车基体100包括由金属杆113连接的两侧浮台，浮台包括上层的硬板111和下层的浮体112，金属杆113与硬板111上侧通过螺栓连接，水车基体100前部中央金属杆113上放置有动力装置121，动力装置121通过螺栓与金属杆113相连接，动力装置121两侧底层垂直伸出主轴 124，主轴124与水车基体100两侧叶轮122相连接，动力装置121内设置有电机和变速箱，电机垂直与变速箱相连接，变速箱与主轴124连接，带动水车基体100两侧的叶轮122转动。
其中叶轮122环绕有叶片1221，叶片1221为弧形叶片，叶片1221背面具有加强支撑杆，叶片1221上有许多贯穿小孔，在叶轮122的带动下，拍击水体可以将空气带入水体，形成微小气泡，有利于增加上层水体可溶氧浓度，同时可以减小叶轮122在水中的阻力，减小驱动能量消耗并增加效率。同时叶轮122 在旋转的过程中可以将空气带入水中，同时将水抛洒到空中，获得较好的氧气和水的接触面积，对于上层水体增氧效果极佳。同时叶轮122具有较强的推流能力，可以形成定向水流，有利于上层水体可溶氧的扩散。
其中驱动装置125作为本发明主要前进动力，相比于现在普通水车式增氧机，具有移动效率更高，更平稳的特点。
参见图1所示，曝气增氧装置200，曝气增氧装置200包括位于水车基体100 上的曝气泵205，曝气泵205固定于水车基体100后端中央金属杆113上，曝气泵205下方连接垂直输气管206，输气管206与曝气泵205出气口连接，输气管 206顶部固定于曝气泵205底座，输气管206底端有软管208伸出与分流器209 相连接，分流器209具有环形盘绕的纳米曝气管203，纳米曝气管203通过细线固定盘于曝气盘204上，曝气盘204为镂空金属盘，曝气盘204中心固定在输气管206底。
本发明曝气增氧装置200中，纳米曝气管203是一种由新型化纤增强改良塑料制成的软性管状曝气器，《中国水利水电科学研究院学报》中《池塘底部微孔曝气增氧实验及分析》给出此纳米曝气管203，此管外径15mm，内径10mm，表面布满气孔，每米长的纳米曝气200管约有700-1200小孔。当曝气时孔口鼓胀张开，不曝气时孔口收缩关闭，因此在很大程度上不仅可以避免杂质等堵塞孔口。曝气过程中曝气气体从环形盘绕的纳米曝气管203的孔口排出后由于纳米曝气管203为环绕布设，曝气的气体呈多个环形向外曝气且纳米曝气管的孔口较小所曝气形成气泡粒径较小，故气泡能够在水中呈现为类似烟雾飘散状态，极大提高了气泡与水混合效果，有利于快速提高水溶氧浓度，同时与大气泡相比上升速度缓慢许多，微气泡在水中滞留时间更长，延长了增氧时间。同时在气泡上移至顶端时，会被叶轮122击打破裂并再次与水体混合，进一步加强增氧效果。
其中曝气增氧装置200中输气管206为可更换部件，可以根据不同的养殖池深度，更换不同长度输气管206，以保证对下层水体的供氧。
本发明的曝气增氧装置200中曝气盘204可以更换不同重量，曝气盘204 会将曝气设备重心下移，提高整体设备稳定性，以免曝气设备在工作时翻倒。
参见图3所示，输气管206上层设置曝气辅助设备207，曝气辅助设备207 内有曝气头，曝气头与曝气泵205通过气管连接，曝气辅助设备207垂直固定于输气管206侧方，外部管壁设有螺纹，曝气辅助设备207内曝气头的曝气方向朝向驱动装置125设置，曝气辅助设备207与驱动装置125之间具10cm至30cm 的间隔距离，且在曝气辅助设备207出管方向环绕设开槽。曝气辅助设备207 出管方向环绕设开槽的设计有利于曝气辅助设备207出管口的气流能够从不同维度向外排出，出管口排出的气流与水体接触一端距离后再与导流叶片1258引导形成的旋流接触进一步增强气体与水体的混合效果，在导流叶片1258的旋转作用下增强气液混合并形成旋流有利于实现上层水体的混合调控上层水体的水温使上层水体的水温以及氧含量均衡，另通过旋流抑制水体中下层悬浮物向上浮动影响上部水层透光。
参见图1所示，输气管206中部外侧设置曝气辅助管201，曝气辅助管201 曝气方向位于管两侧，曝气辅助管201出气口相对于纳米曝气管203大，曝气辅助管201部分曝气口设置特殊形状发出噪音，噪音可以驱赶附近水生生物。从曝气辅助管201带出的气泡更大，对周围的水有一定的冲击力，有利于底部曝气管细密气泡的扩散，与周围更大范围水体混合，扩大曝气区域更高效的提高可溶氧浓度。同时部分出气口设计为噪音口，噪音口设计为扁平腰圆形，在一定风压下可以发出噪音来驱赶附近生物，降低生物破坏曝气装置的可能性。
纳米曝气管203上方设置有遮挡罩体202，遮挡罩体202中部有通孔套于输气管206，遮挡罩体202限制方向，只能上下滑移。纳米曝气管203曝气过程中能够通过曝气推力来推动上部遮挡罩体202的上下滑移，避免曝气气流带动悬浮物向上浮动，同时利用遮挡罩体202来减缓气体向上浮动速度，遮挡罩体202 同时还能够降低污物堵塞水平设置的曝气管。
参见图3所示，第二连接件1253铰接，第二连接件1253与曝气辅助设备 207连接，第一连接件1251与第二连接件1253中部有连接杆1256固联，铰接杆1252中部与万向联轴器1254固联，万向联轴器1254固联于水车基体100靠前金属杆113下侧，金属杆113上方设置方向控制装置1255，方向控制装置1255 内部有小型电机和减速箱，一可编程单片机控制小型电机的运作，小型电机与减速箱连接，减速箱伸出一连杆连接铰接杆与减速箱，在连杆的带动下方向控制装置1255可控制铰接杆1252方向。方向控制器可以便捷的操控整体曝气设备的前进方向，改变了现有技术只能直线行走曝气或原地曝气特点，可以根据需要编写调整曝气设备的路线，以便在无人监控时也可以自主完成曝气冲氧任务。
水车基体100中的浮体112前方设置溶解氧测量器1121，垂直入水，测量深度位于曝气盘204之上，溶解氧测量器1121同时接入方向控制装置1255。溶解氧测量器1121用于检测水中可溶氧浓度，在可溶氧浓度达标即向方向控制装置1255发出指令可以前进，若可溶氧浓度不达标则不发出指令，直至浓度达标为止。将溶解氧测量器1121放置于水车基体100前方，且从浮体112前方沉入，则是防止测量出现偏差，若放置于后方前进过程易测得溶解氧浓度过大，若放置在水车基体100正下方则在曝气过程中对周围溶解氧浓度测量有极大偏差。放置于水车基体100浮体112前方，可以曝气过程中准确测量周围水溶氧浓度，对方向控制器1255做出准确的指示。
参见图6所示，叶轮122有防护网壳123包裹下侧，防护网壳123截面为半圆形，防护网壳123两侧面为网状，弧面为栅状，防护网格123栅格最大宽度为18mm，防护网壳123上侧要有部分漏出水面。避免水域中的杂物进入到防护网壳123内，同时通过防护网壳123对旋转搅动带入水中的气体起到分散作用，如气体通过防护网壳123的过程中被网孔分散且有利于气体均匀分布于液体中，提高气体与水体混合效果以及溶氧效果。
本发明的用于大范围水域养殖的曝气设备工作过程为：
动力装置121带动主轴124转动，与主轴124连接的叶轮122拍击水面，将空气带入水中，同时将水抛洒到空中，大大提高了上层水体中的可溶氧含量。曝气泵205工作为输气管206和曝气辅助设备201输气，曝气辅助设备207中有曝气头，散发出小气包，从前方开槽处飘出，飘出后遭遇正前方驱动装置125创造的水流，为后方水域大范围输氧；输气管206为曝气辅助管201以及纳米曝气管 203供气，纳米曝气管203气泡微小，气泡在水中呈烟雾飘散状态，在向上飘散的过程中遭遇遮挡罩体202，延缓气泡上升，为中低层水体提供更多可溶氧，曝气辅助管201可以将纳米曝气管203的烟雾状气泡有效的分散，并且曝气辅助管201部分小孔可以发出噪音，驱赶养殖生物，避免造成破坏。位于驱动装置125 上方的方向控装置1255可以控制驱动装置125的方向，可以按照人工规划的路线进行前行，不需要人实时监视，同时位于浮体112前端溶解氧测量器1121也与方向控制装置1255连接，当可溶氧浓度达标时，即可继续前进。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于大范围水域养殖的曝气设备，包括：
水车基体(100)，所述水车基体(100)包括由多根平行金属杆(113)连接的浮台，所述浮台由上层硬板(111)与下层浮体(112)构成，所述金属杆(113)通过螺栓联于硬板(111)上，所述水车基体(100)前部中央安装有动力装置(121) ，且所述动力装置(121)位于金属杆(113)上方，所述动力装置(121)底层有主轴(124)从两侧垂直伸出，所述主轴(124)连接叶轮(122)和动力装置(121)，所述叶轮(122)位于水车基体(100)两侧，所述叶轮(122)四周环绕设置有叶片(1221)；
曝气增氧装置(200) ，所述曝气增氧装置(200)包括位于水车基体(100)上的曝气泵(205)，所述曝气泵(205)固定于水车基体(100)后端中央金属杆(113)上，所述曝气泵(205)下方连接垂直输气管(206) ，所述输气管(206)与曝气泵(205)出气口连接，所述输气管(206)顶部固定于曝气泵(205)底座；
其中，所述水车基体(100)前部中央设置有垂直金属棒(126)，所述金属棒(126)顶部与金属杆(113)垂直连接，所述金属棒(126)底部与驱动装置(125)顶部连接，所述驱动装置由前端导流叶片(1258)和后端防水电机(1257)构成，所述驱动装置(125)于水下水平工作；
其中，所述输气管(206)底端有软管(208)伸出与分流器(209)相连接，所述分流器(209)具有环形盘绕的纳米曝气管(203)，所述纳米曝气管(203)通过细线固定盘于曝气盘(204)上，所述曝气盘(204)为镂空金属盘，曝气盘(204)中心固定在输气管(206)底；
所述输气管(206)上层设置曝气辅助设备(207)，所述曝气辅助设备(207)内有曝气头，所述曝气头与曝气泵(205)通过气管连接，所述曝气辅助设备(207)垂直固定于输气管(206)侧方，所述曝气辅助设备(207)内曝气头的曝气方向朝向驱动装置(125)设置，曝气辅助设备(207)与驱动装置(125)之间具有间隔距离，且在曝气辅助设备(207)出管方向环绕设开槽；
所述输气管(206)中部外侧设置曝气辅助管(201)，所述曝气辅助管(201)曝气方向位于管两侧，所述曝气辅助管(201)出气口相对于纳米曝气管(203)大；
所述纳米曝气管(203)上方设置有遮挡罩体(202)，所述遮挡罩体(202)中部有通孔套于输气管(206)，所述遮挡罩体(202)能够相对输气管(206)上下滑移；
所述驱动装置(125)顶部连接第一连接件(1251)，所述第一连接件(1251)顶端通过铰接杆(1252)与第二连接件(1253)铰接，所述第二连接件(1253)与曝气辅助设备(207)连接，所述第一连接件(1251)与第二连接件(1253)中部有连接杆(1256)固联，所述铰接杆(1252)中部与万向联轴器(1254)固联，所述万向联轴器(1254)固联于水车基体(100)靠前金属杆(113)下侧，所述金属杆(113)上方设置方向控制装置(1255) ，所述方向控制装置(1255)可控制铰接杆(1252)方向。
2.根据权利要求1所述的用于大范围水域养殖的曝气设备，其特征是：所述水车基体(100)中的浮体(112)前方设置溶解氧测量器(1121)，垂直入水，测量深度位于曝气盘(204)之上，所述溶解氧测量器(1121)同时接入方向控制装置(1255)。
3.根据权利要求2所述的用于大范围水域养殖的曝气设备，其特征是：所述叶轮(122)有防护网壳(123)包裹下侧，防护网壳(123)上侧要有部分漏出水面，所述防护网壳(123)截面为半圆形。
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